Taxi der Zukunft: Mit einer Drohne abheben – Drohnen als Taxi

Taxi der Zukunft: Mit einer Drohne abheben (Bild: ehang.com)

Während Google oder Amazon Roboterdrohnen für die Paketzustellung entwickeln, hat die chinesische Firma EHang am Mittwoch auf der Technik- Messe CES in Las Vegas eine riesige Drohne vorgestellt, mit der sogar Personen transportiert werden können. Das fliegende Vehikel soll zum Taxi der Zukunft werden, damit zu reisen ist laut George Yan, Co- Gründer von EHang, „zehn Mal besser“ als in einem Ferrari zu sitzen.

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Mit der Passagierdrohne EHang 216 haben die Chinesen technologisch weltweit wieder die Nase vorn!

In Wien demonstrierten die Chinesen am 04. 04.2019 wieder ihre weltweite technologische Überlegenheit, indem sie die 750 kg schwere Passagierdrohne EHang 216 mit 16 Propellern mit einer Platzkapazität für 2 Personen in einem Sportstadium zum Jungfernflug starten ließen.

Wo in Deutschland durch den Verkehrsminister Andreas Scheuer samt der Bundes-Digitalministerin Dorothee Bär vor ca. einem Monat ein Phantom, ja ein Demonstrationsmodell einer chancenlosen 2,2 t schweren Airbus-Drohne in Ingolstadt (wie sich herausstellte nicht einmal mit Türen – Quelle: Die Heute Show) medienwirksam der breiten Öffentlichkeit vorgestellt wurde, obwohl absolut kein Prototyp existiert (auch eine große technologische Leistung), machen die Chinesen „Nägel mit Köpfen“ und realisierten ein realistisches Projekt einer Passagierdrohne mit einer Masse von 750 kg in kürzesten Fristen! Den Chinesen kann man für ihre hoch-technologischen Leistung nur gratulieren!

Deutschland und der Rest der Welt sind wieder im technologischem/technischem Hintertreffen geraten und China hat die Nase vorn! Bereits zum medienwirksamen Event von Ingolstadt konnte mathematisch-physikalisch belegt werden, dass eine Passagierdrohne mit einer propagierten Masse von 2,2 t absolut keine realistische Chance zur Realisierung hätte. Was sich die Ingenieure von Audi bei der fiktiven Konstruktion einer Passagierdrohne mit 2,2 t Gesamtmasse gedacht hatten, steht wirklich in den Sternen.

Anscheinend hatten sie die Berechnung des Auftriebes und Luftwiderstandes nicht so richtig im Griff! Mit einer angenommen Konstruktionsmasse von 0,5 t konnte die Funktionstüchtigkeit mathematisch physikalisch unter Beweis gestellt werden!

Die Chinesen berechneten wahrscheinlich den Optimal-Wert eines Startgewichtes von 0,75 t+0,15 t = 0,9 t für zwei Personen aufgrund der vorhanden technischen Parameter (elektrische Leistung, Auftrieb, Luftwiderstand,…). Na ja, wir retten das Welt-Klima nach der neusten Intensionen der Verkehrsministerkonferenz unter der Ägide von Bundesverkehrsminister Andreas Scheuer mit dem Elektro-Roller, Pardon mit dem E-Scooter! Hurra Deutschland – Deutschland ist technologisch führend in der Welt bei blöden Ideen!

Siegfried Marquardt, Königs Wusterhausen

Siegfried Marquardt fügt noch hinzu:

Grobkalkulation zur technischen Funktionstüchtigkeit der chinesischen Passagierdrohne EHang 216

Ohne den Chinesen irgendetwas unterstellen zu wollen, soll nachfolgend eine Abschätzung der technischen/theoretischen Funktionstüchtigkeit der Passagierdrohne EHang 216 vorgenommen werden. Die technischen/theoretischen Parameter scheinen den empirischen Erfolg von Wien vom 04.04.2019 zu bestätigen! Hier die mathematisch-physikalische Grobabschätzung:
1. Zum E-Antrieb
Es existieren bereits momentan Autobatterien mit einer Kapazität von Q=100 Ah bei einer Nennspannung Un=24 V (HR HiPower Autobatterie – gravierende technische Weiterentwicklungen in naher Zukunft sind denkbar und die Chinesen sind hier führend!). Dies ergäbe eine potentiellen elektrische Energie von
W=QUn= 100 Ah24V= 2,4 kWh. (1)
pro Batterie. Bei 16 Batterien (8 Doppelrotoren/Propeller) wäre dies eine Gesamtenergie von
W=2,4 kWh16= 19,2 kWh ≈ 38 kWh (2)
Es stünde für eine Stunde dann eine durchschnittliche Leistung von
P=W:t= 38 kWh:1h=38 kW. (3)
zur Verfügung. Bei einem anzunehmenden Gesamtgewicht von ca. G=0,75 t+015 t (0,15 t wurden für 2 Passagiere kalkuliert) ≈ 9000 N (bei Einsatz von Karbon-Verbundstoffen/Faserverbundstoffen) könnte die Passagierdrohne bei einer resultierenden Hubkraft von 9000 N mit einer Steiggeschwindigkeit von rund vs≈ 1,1 m/s= 4 km/h sich in die Luft erheben. Denn es gilt:
v=P:F (G)= 38000 Nm/s: 9000 N ≈ 4,2 m/s = 15,2 km/h. (4)
Die leistungsdichte von Batterien für E-Motoren beträgt momentan maximal 5 kWh/kg – das Rüstgewicht würde sich durch die Zuladung von 8 Batterien nicht wesentlich erhöhen! Denn es würde sich lediglich um rund 8 Batterien
200 N/Batterie = 1600 N (ca. 160 kp) erhöhen.
2. Zum Rotor- bzw. Propellerantrieb
Die Propeller- bzw. Rotorblätter sollen einen Durchmesser von d= 1,5 m besitzen (geschätzte Größe anhand der Fotos, wobei die Blattbreite b=0,1 m betragen soll (ebenfalls geschätzt anhand der Fotos). Dies ergäbe dann eine Gesamtrotorblattfläche bei 16 Motoren/ 16 Rotoren von
A=1,5 m 0,1 m16 = 2,4 m². (5)
Die Luftdichte ς nimmt einen Wert von 1,3 kg/m² an und der Auftriebsbeiwert soll einmal mit ca=1,4 angenommen werden. Dann ergäbe sich, ausgehend von der Formel zur Berechnung des Auftriebes
F=0,5ςAca , (6)
eine theoretische vertikale Rotorgeschwindigkeit bei einer maximalen Hubkraft von 9.000 N (Schwebezustand, Abheben), von
vr=√F2: (ςAca)= √18.000 N: (1,32,4 m² *1.4) ≈ 64 m/s ≈ 231 km/h. (7)
Es ist klar, dass sich die Vortriebsgeschwindigkeit durch den gewählten Anstellwinkel wesentlich reduziert! Aber die deklarierte Geschwindigkeit von 160 km/h dürfte durchaus machbar sein!
Siegfried Marquardt, Königs Wusterhausen

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